(57)【要約】【課題】  高過給のエンジンにおいて、特に低速高負荷域のように給気圧が排気圧よりも高くなる運転領域がある場合でも、十分なＥＧＲを行うことができ、ＥＧＲを行える運転領域を拡大する過給機付エンジンの排気還流装置を提供する。【解決手段】    排気通路（３）から排気ガスの一部をＥＧＲガスとして吸気通路（６）に導くＥＧＲ通路（７）と、吸気を過給する過給機（４）と、を備えた過給機付エンジンの排気還流装置において、前記ＥＧＲ通路に、吸気圧力を利用してＥＧＲガスを前記吸気通路に圧送するＥＧＲブースタ（８）を設け、前記過給機の下流側で、前記吸気通路を、前記ＥＧＲブースタのタービンを介装した第１通路（６ａ）と、前記タービンに導く高圧吸気の流量を制御する可変絞り弁（１９）を介装した第２通路（６ｂ）と、に分割した、【選択図】図１
2005147030.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気通路から排気ガスの一部をＥＧＲガスとして吸気通路に導くＥＧＲ通路と、吸気を過給する過給機と、を備えた過給機付エンジンの排気還流装置において、
前記ＥＧＲ通路に、吸気圧力を利用してＥＧＲガスを前記吸気通路に圧送するＥＧＲブースタを設け、
前記過給機の下流側で、前記吸気通路を、前記ＥＧＲブースタのタービンを介装した第１通路と、前記タービンに導く高圧吸気の流量を制御する可変絞り弁を介装した第２通路と、に分割した、
ことを特徴とする過給機付エンジンの排気還流装置。
【請求項２】
ＥＧＲ率を上げるときは前記可変絞り弁を絞り、ＥＧＲ率を下げるときは前記可変絞り弁を開く制御手段を設けたことを特徴とする請求項１に記載の過給機付エンジンの排気還流装置。
【請求項３】
前記吸気通路に、ＥＧＲガスを引き込むベンチュリを設け、前記ＥＧＲ通路を前記ベンチュリに連通したことを特徴とする請求項１に記載の過給機付エンジンの排気還流装置。
【請求項４】
前記ＥＧＲ通路にＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラーを設けたことを特徴とする請求項１に記載の過給機付エンジンの排気還流装置。
【請求項５】
前記吸気通路に吸気を冷却する吸気クーラーを設けたことを特徴とする請求項１に記載の過給機付エンジンの排気還流装置。
【請求項６】
前記可変絞り弁に代えて、前記ＥＧＲブースタを、ノズル翼を回動させてその角度を変化させる構成とし、前記ノズル翼の角度を制御することにより、前記タービンに導く高圧吸気の流量を制御することを特徴とする請求項１に記載の過給機付エンジンの排気還流装置。
【請求項７】
前記過給機を低圧段と高圧段の２段階に分割して給気を過給するように構成し、前記低圧段と高圧段の過給機の間にインタークーラーを設けたことを特徴とする請求項１に記載の過給機付エンジンの排気還流装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、過給機付エンジンの排気還流装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
過給機を設けたエンジンでは、給気圧が排気圧より高くなる運転領域（特に低速高負荷域）があるために、ＥＧＲを十分に行うことができない。吸排気圧脈動を利用してＥＧＲを行うパルスＥＧＲ方式のものもあるが、吸気脈動が小さいと効果が少なかった。これに対し、吸気脈動を大きくするために慣性（共鳴）過給を用いるものもあるが、吸気系がかさばってしまう。また、内部ＥＧＲ方式ではＥＧＲガスの温度が高いためにＮＯｘ低減効果が十分に得られない。
【０００３】
従来技術の排気還流装置として、例えば、特許文献１に開示されたものがある。この排気還流装置は、図４に示すように、エンジン５１と、エンジン５１に吸気を導く吸気通路５６と、エンジン５１からの排気を導く排気通路５３と、排気ガスの一部をＥＧＲガスとして排気通路５３から吸気通路５６に導くＥＧＲ通路５７と、吸気を過給する過給機５４と、を備える。
【０００４】
ＥＧＲ通路５７には、ＥＧＲガスを、排気通路５３のマフラー５８の下流から吸引し、排気還流弁５２を介して吸気通路５６に圧送する排気還流用送気装置５９が設けられる。この排気還流用送気装置５９は排気通路５３を流れる排気ガスの排気圧により駆動される。
【０００５】
このような構成としたことにより、ＥＧＲを支障なく行おうとしている。
【特許文献１】特開平０７−９１３２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このような排気還流用送気装置を用いた排気還流装置では、排気通路の最下流からＥＧＲガスを吸引するため、排気還流用送気装置で増圧してもＥＧＲ圧力が給気圧に対して十分高くなく、特に高過給エンジンにおいて、十分なＥＧＲを行うことができない。
【０００７】
本発明の目的は、上述の問題を解決し、高過給エンジンにおいて、ＥＧＲを十分に行える過給機付エンジンの排気還流装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、第１の発明は、排気通路から排気ガスの一部をＥＧＲガスとして吸気通路に導くＥＧＲ通路と、吸気を過給する過給機と、を備えた過給機付エンジンの排気還流装置において、前記ＥＧＲ通路に、吸気圧力を利用してＥＧＲガスを前記吸気通路に圧送するＥＧＲブースタを設け、前記過給機の下流側で、前記吸気通路を、前記ＥＧＲブースタのタービンを介装した第１通路と、前記タービンに導く高圧吸気の流量を制御する可変絞り弁を介装した第２通路と、に分割した。
【０００９】
第２の発明は、第１の発明において、ＥＧＲ率を上げるときは前記可変絞り弁を開き、ＥＧＲ率を下げるときは前記可変絞り弁を絞る制御手段を設けた。
【００１０】
第３の発明は、第１の発明において、前記吸気通路に、ＥＧＲガスを引き込むベンチュリを設け、前記ＥＧＲ通路を前記ベンチュリに連通した。
【００１１】
第４の発明は、第１の発明において、前記ＥＧＲ通路にＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラーを設けた。
【００１２】
第５の発明は、第１の発明において、前記吸気通路に吸気を冷却する吸気クーラーを設けた。
【００１３】
第６の発明は、第１の発明において、前記可変絞り弁に代えて、前記ＥＧＲブースタを、ノズル翼を回動させてその角度を変化させる構成とし、前記ノズル翼の角度を制御することにより、前記タービンに導く高圧吸気の流量を制御する。
前記ＥＧＲブースタは、ノズル翼を回動させてその角度を変化させる構成とし、前記ノズル翼の角度を制御することにより、前記ＥＧＲブースタの過給圧を制御する。
【００１４】
第７の発明は、第１の発明において、前記過給機を２段階に分割して吸気を過給するように構成し、前記過給気にインタークーラーを設けた。
【発明の効果】
【００１５】
第１の発明によると、排気通路から排気ガスの一部をＥＧＲガスとして吸気通路に導くＥＧＲ通路と、吸気を過給する過給機と、を備えた過給機付エンジンの排気還流装置において、前記ＥＧＲ通路に、吸気圧力を利用してＥＧＲガスを前記吸気通路に圧送するＥＧＲブースタを設け、前記過給機の下流側で、前記吸気通路を、前記ＥＧＲブースタのタービンを介装した第１通路と、前記タービンに導く高圧吸気の流量を制御する可変絞り弁を介装した第２通路と、に分割したことにより、高過給エンジンにおいて、特に低速高負荷域のように給気圧が排気圧よりも高くなる運転領域がある場合でも、十分なＥＧＲを行うことができ、ＥＧＲを行える運転領域を拡大することができる。
【００１６】
第２の発明は、第１の発明において、ＥＧＲ率を上げるときは前記可変絞り弁を絞り、ＥＧＲ率を下げるときは前記可変絞り弁を開く制御手段を設けたことにより、ＥＧＲブースタの過給圧の制御ができ、ＥＧＲ率の制御を簡単に行うことができる。
【００１７】
第３の発明によると、前記吸気通路に、ＥＧＲガスを引き込むベンチュリを設け、前記ＥＧＲ通路を前記ベンチュリに連通したことにより、前記ＥＧＲブースタより圧送されたＥＧＲガスを吸気の流れ内に引き込むことができ、ＥＧＲブースタの圧送力とベンチュリの吸引力の両方を利用してＥＧＲを行うことができ、高過給エンジンにおいて、特に低速高負荷域のように給気圧が排気圧よりも高くなる運転領域がある場合でも、十分なＥＧＲを行うことができ、ＥＧＲを行える運転領域を拡大することができる。
【００１８】
第４の発明によると、前記ＥＧＲ通路にＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラーを設けたことにより、ＥＧＲガスを冷却することができる。
【００１９】
第５の発明によると、前記吸気通路に吸気を冷却する吸気クーラーを設けたことにより、吸気を冷却することができる。
【００２０】
第６の発明によると、第１の発明において、前記可変絞り弁に代えて、前記ＥＧＲブースタを、ノズル翼を回動させてその角度を変化させる構成とし、前記ノズル翼の角度を制御することにより、前記タービンに導く高圧吸気の流量を制御することにより、前記ＥＧＲブースタの過給圧を制御し、ＥＧＲ率を制御することができる。
【００２１】
第７の発明によると、第１の発明において、前記過給機を低圧段と高圧段の２段階に分割して給気を過給するように構成し、前記低圧段と高圧段の過給機の間にインタークーラーを設けたことにより、過給機の過給量を増加することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【００２３】
図１は本発明の排気還流装置の第１実施形態を示す。
【００２４】
エンジン１は、６つのシリンダを有する６気筒エンジンであり、各シリンダに吸気を導く吸気通路６と、各シリンダから排気を導く排気通路３と、を備える。
【００２５】
排気通路３および吸気通路６には、過給機４のタービン４０およびコンプレッサ４１がそれぞれ設けられ、排気ガスのエネルギーを利用して吸気を高過給するようになっている。
【００２６】
排気通路３には、排気音を消音するマフラー２２が設けられる。
【００２７】
吸気通路６と排気通路３はＥＧＲ通路７により連通され、排気ガスの一部がＥＧＲガスとして排気通路３から吸気通路６に還流される。
【００２８】
吸気通路６には、吸気通路６を絞ることによって吸気の流速を速めるベンチュリ９が設けられる。ベンチュリ９の好ましくは最狭部にはＥＧＲ通路７が連通され、エゼクタ効果によってＥＧＲガスは吸気の流れの中に引き込まれる。
【００２９】
ＥＧＲ通路７には、ＥＧＲガスを増圧するＥＧＲブースタ８が設けられる。ＥＧＲブースタ８は、タービン８ａとコンプレッサ８ｂとから構成される。タービン８ａは、吸気通路６の過給機４とベンチュリ９の間に配置され、過給機４で加圧された高圧空気を利用して回転する。コンプレッサ８ｂはタービン８ａの回転力を利用して駆動され、ＥＧＲガスをベンチュリ９に圧送する。ＥＧＲブースタ８は過給機４からの高圧空気で駆動されるため、電気モータや油圧モータなどの外部動力源が不要である。
【００３０】
ＥＧＲ通路７のＥＧＲブースタ８の下流には、ＥＧＲガスの温度を下げるＥＧＲクーラー１１が設けられる。ＥＧＲクーラー１１は、ＥＧＲガスの温度を下げてＥＧＲガスの密度を上げることにより、より多くのＥＧＲガスを還流させる。
【００３１】
吸気通路６は、過給機４の下流で第１通路６ａと第２通路６ｂとに分割される。
【００３２】
第１通路６ａにはＥＧＲブースタ８のタービン８ａが介装され、第１通路を流れる高圧の吸気がタービン８ａを回転させる。
【００３３】
第２通路６ｂには、第１通路６ａを流れる高圧空気の流量を制御する可変絞り弁１９が設けられる。可変絞り弁１９は、アクチュエータにより、弁体を回動させてその開度を変える構成とする。制御手段であるコントローラ２０は、可変絞り弁１９の開度を制御することにより、第２通路６ｂを絞ったり開いたりして、第２通路６ｂを流れる吸気の流量を制御する。これにより、ＥＧＲブースタ８の過給圧を制御し、ＥＧＲ率を制御することができる。
【００３４】
ＥＧＲブースタ８のタービン８ａの下流の吸気通路６には、吸気クーラー６０が設けられる。これにより、ＥＧＲブースタ８のタービン８ａで膨張することによって温度低下した吸気温度を、さらに冷却することができる。
【００３５】
ここで、本実施形態の作用効果を説明する。
【００３６】
ＥＧＲ通路７に導いたＥＧＲガスを、ＥＧＲブースタ８によってベンチュリ９に圧送し、ベンチュリ９で圧送されたＥＧＲガスをエゼクタ効果によって吸気の流れ内に引き込ませる。これにより、ＥＧＲブースタ８の圧送力とベンチュリ９の吸引力の両方を利用してＥＧＲを行うことができる。したがって、高過給のエンジン１において、特に低速高負荷域のように給気圧が排気圧よりも高くなる運転領域がある場合でも、十分なＥＧＲを行うことができ、ＥＧＲを行える運転領域を拡大することができる。
【００３７】
第１通路６ａのタービン８ａに導かれる高圧吸気は、第２通路６ｂに介装された可変絞り弁１９の開度によって増減される。例えば、可変絞り弁１９を絞るとタービン８ａへ流れる吸気流量が増え、コンプレッサ８ｂによるＥＧＲ量が増加する。反対に、可変絞り弁１９を開くとタービン８ａへ流れる吸気流量が減り、コンプレッサ８ｂによるＥＧＲ量が減少する。したがって、可変絞り弁１９の開度を制御することにより、ＥＧＲブースタ８の過給圧を制御してＥＧＲ率を制御することができる。
【００３８】
図２は本発明の排気還流装置の第２実施形態を示す。
【００３９】
第１実施形態と同一の構成には同一の参照符号を付す。
【００４０】
この実施形態では、ＥＧＲブースタ８のタービン８ａを、ノズル翼とタービン翼から構成し、アクチュエータにより、ノズル翼を回動させてその角度を変化させる。制御手段であるコントローラ２０は、ノズル翼の角度を制御することにより、可変ノズルタービン８ａの負荷を制御し、ＥＧＲブースタ８の過給圧を制御する。
【００４１】
したがって、第２実施形態では、第１実施形態において設けた可変絞り弁１９を設ける必要がない。また、吸気通路６を第１通路６ａと第２通路６ｂとに分割する必要もない。他の構成は、第１実施形態と同じである。
【００４２】
図２は本発明の排気還流装置の第３実施形態を示す。
【００４３】
第１実施形態と同一の構成には同一の参照符号を付す。
【００４４】
この実施形態では、過給機４を、２段階で吸気を過給する２段過給ターボチャージャー４で構成した。
【００４５】
２段過給ターボチャージャー４の１段目には、排気通路３には第１タービン４０ａが設けられ、第１タービン４０ａは排気通路３の排気圧を利用して回転する。吸気通路６には第１コンプレッサ４１ａが設けられ、第１コンプレッサ４１ａは第１タービン４０ａよって駆動されて吸気を過給する。
【００４６】
２段過給ターボチャージャー４の２段目には、排気通路３には第２タービン４０ｂが設けられ、第２タービン４０ｂは排気通路３の排気圧を利用して回転する。吸気通路６には第２コンプレッサ４１ｂが設けられ、第２コンプレッサ４１ｂは第２タービン４０ｂよって駆動され、第１コンプレッサ４１ａによって過給された吸気をさらに過給する。
【００４７】
第２タービン４０ｂには、調節バルブ４３が介装されたバイパス通路４５が設けられ、調節バルブ４３の開度を調整することにより、第２タービン４０ｂに導く排気ガスの流量を調節する。第２コンプレッサ４１ｂには、調節バルブ４４が介装されたバイパス通路４６が設けられ、調節バルブ４４の開度を調整することにより、第２コンプレッサ４１ｂに導く排気ガスの流量を調節する。
【００４８】
吸気通路６上の第１、第２コンプレッサ４１ａ、４１ｂの間には、第１コンプレッサ４１ａで過給されて高温になった吸気を冷却するインタークーラ４２が設けられる。
【００４９】
他の構成は、第１実施形態と同じである。
【００５０】
過給機４を２段過給ターボチャージャー４としたことにより、吸気の過給圧を高めることができる。そして、吸気の過給圧を高めても、十分なＥＧＲを行うことができる。
【００５１】
本発明を、構造的と方法的特徴に関してある程度特定的な言葉で説明したが、本明細書に開示した手段は本発明を実施する好ましい形態を含むものであり、本発明はこれら図示し記載された特定の特徴に制限されないことを理解されたい。したがって、本発明は、均等の原則に従って適切に解釈される特許請求の範囲に記載された範囲内におけるいかなる形態または変更についても含むものである。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明は過給機付エンジンの排気還流装置に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】第１実施形態の排気還流装置を示す構成図である。
【図２】第２実施形態の排気還流装置を示す構成図である。
【図３】第３実施形態の排気還流装置を示す構成図である。
【図４】従来技術の排気還流装置を示す構成図である。
【符号の説明】
【００５４】
１  エンジン
３  排気通路
４  過給機
６  吸気通路
６ａ  第１通路
６ｂ  第２通路
７  ＥＧＲ通路
８  ＥＧＲブースタ
９  ベンチュリ
１１  ＥＧＲクーラー
１９  可変絞り弁
２０  コントローラ
２２  マフラー
【図１】
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【図２】
2005147030.tif 000004
【図３】
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【図４】
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